PRACTICA 2 : INTERRUPCIONES

El objetivo de la practica es comprender el funcionamiento de las interrupciones.

Para lo cual realizaremos una practica donde controlaremos 2 leds de una forma periódica y una entrada ; de forma que el uso de la entrada provoque un cambio de frecuencia de las oscilaciones pero solo en un led.

Introducción teórica

¿Qué es una interrupción hardware?

A un nivel básico, una interrupción es una señal que interrumpe la actividad normal de nuestro microprocesador y salta a atenderla. Hay tres eventos que pueden disparar una interrupción:

Cuando un evento dispara una interrupción, la ejecución normal del micro se suspende (ordenadamente para poder volver) y salta a ejecutar una función especial que llamamos Interrupt Service Handler o ISH (Servicio de gestión de interrupción).

Cuando el ISH finaliza, el procesador vuelve tranquilamente al punto donde lo dejó y sigue con lo que estaba como si no hubiese pasado nada.

El concepto de interrupción nace de la necesidad imperiosa de reaccionar de forma inmediata en respuesta a un acontecimiento electrónico fulgurante, que no admite demora. Bien sea por la urgencia del suceso o porque algo se podría perder de forma irrecuperable sino reaccionamos con suficiente presteza.

Pero ¿Qué hay tan urgente que no pueda esperar? ¿Es que nuestros procesadores no son lo suficientemente rápidos para ver cada poco si hay una señal de alarma? ¿Por qué complicarnos la vida con una cosa tan extravagante?

La respuesta como siempre es… depende. Nuestro procesador puede estar liado y solo leerá la señal de un pin de tanto en tanto. Y si la señal que aparece se desvanece antes de que hayamos ido a ver, ni siquiera lo sabremos, porque aunque los procesadores son rápidos una señal electrónica lo es varios millones de veces más. Este es otro motivo por el que usar delays tiene mucho peligro.

El nombre de verificar periodicamente el tema ( entrada , registro ,,,) , se le llama Polling.

Por otro lado las interrupciones nos ofrecen una ventaja enorme a la hora de organizar nuestro programa. Se define la función que se ejecutará al recibir una interrupción dada y se ejecuta limpiamente cuando ocurre, no hay que comprobar si se da o no una situación.

Simplemente te olvidas y se ejecutará única y exclusivamente cuando se alce la interrupción. No me digáis que no es elegante (SI, es una obsesión).

En realidad, nosotros funcionamos por interrupciones habitualmente, en respuesta a sucesos no previstos que nos sacan de la rutina habitual.

Imagínate que estás viendo tu serie favorita en la tele y estas esperando a tu colega, amigo o novia.

Hay dos maneras de abrirle la puerta. Una es pasar a ver si ha llegada cada, digamos dos minutos, para ver si esta con cara de pánfilo/pánfila en la puerta esperando a que le abramos.

La otra es establecer una interrupción, para eso están los timbres. Cuando alguien llega, pulsa el timbre. Tu paras tu capitulo tranquilamente, dejas el refresco en la mesa y vas a abrirle.

Cuando vuelves con él, reanudas tu peli y recoges el refresco. ¿Qué tienen de raro las interrupciones? ¿Qué me decís del teléfono o de los Whatsapp? Es la misma idea. Y lo mismo pasa con tu Arduino.

¿Por qué voy a renunciar a las interrupciones y dedicarme a pasar por la puerta cada poco? Es absurdo. Las interrupciones no tienen nada de extraño ni de incognoscible. Dedícale un poco de tiempo y te encontrarás una herramienta magnifica que te resolverá limpiamente más de un problema.

tipos de interrupciones

De los tres sucesos que pueden disparar una interrupción

Nos encontramos con que Arduino no soporta las interrupciones por software y punto.

¿Y entonces porque hemos hablado de ellas? Pues, porque otros entornos de programación las aceptan y no será raro que en el futuro Arduino también.

Los eventos programados o Timers, y hoy los utilizaremos en la practica , también veremos hoy interrupciones disparadas por hardware.

Interrupciones en ESP32

En el ESP32, podemos definir una función de rutina de servicio de interrupción que se llamará cuando un pin GPIO cambie el valor de su señal.

Con una placa ESP32, todos los pines GPIO pueden ser configurados para funcionar como entradas de solicitud de interrupción.

Adjuntar la interrupción a un PIN GPIO

En el IDE de Arduino, usamos una función llamada attachInterrupt() para establecer una interrupción en base a un pin por pin. La sintaxis recomendada es la siguiente.

attachInterrupt(GPIOPin, ISR, Mode);

Esta función toma tres parámetros:

Desconectar la interrupcion de un GPIO

Opcionalmente, puedes llamar a la función de separación de interrupciones cuando ya no quieras que el ESP32 monitorice un pin. La sintaxis a utilizar es la siguiente.

 detachInterrupt(GPIOPin);

Rutina de servicio de interrupcion

Esta es la función que se llama cuando ocurre el evento dela interrupción , dede de ser corta de tiempo de ejecución . Su sintaxis es como sigue.

 void IRAM_ATTR ISR() {
      Statements;
  }

Temporizadores en ESP32

Un temporizador es un contador interno ; que al terminar un determinado numero de cuentas produce una interrupción

El ESP32 tiene dos grupos de temporizadores, cada uno con dos temporizadores de hardware de propósito general. Todos los temporizadores se basan en contadores de 64 bits y preescaladores de 16 bits.

El preescalador se utiliza para dividir la frecuencia de la señal de base (normalmente 80 MHz), que luego se utiliza para incrementar/disminuir el contador de tiempo. Dado que el prescalificador tiene 16 bits, puede dividir la frecuencia de la señal del reloj por un factor de 2 a 65536, lo que da mucha libertad de configuración.

Los contadores de tiempo pueden ser configurados para contar hacia arriba o hacia abajo y apoyar la recarga automática y la recarga de software. También pueden generar alarmas cuando alcanzan un valor específico, definido por el software [2]. El valor del contador puede ser leído por el programa de software.

para entender el funcionamiento de la practica (temporizador) se debe leer el siguiente tutorial

https://techtutorialsx.com/2017/10/07/esp32-arduino-timer-interrupts/

Practica A interrupción por GPIO

El montaje a realizar es el siguiente

Ejemplo de código :

struct Button {
  const uint8_t PIN;
  uint32_t numberKeyPresses;
  bool pressed;
};

Button button1 = {18, 0, false};

void IRAM_ATTR isr() {
  button1.numberKeyPresses += 1;
  button1.pressed = true;
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(button1.PIN, INPUT_PULLUP);
  attachInterrupt(button1.PIN, isr, FALLING);
}

void loop() {
  if (button1.pressed) {
      Serial.printf("Button 1 has been pressed %u times\n", button1.numberKeyPresses);
      button1.pressed = false;
  }

  //Detach Interrupt after 1 Minute
  static uint32_t lastMillis = 0;
  if (millis() - lastMillis > 60000) {
    lastMillis = millis();
    detachInterrupt(button1.PIN);
     Serial.println("Interrupt Detached!");
  }
}

informe

realizar el informe de funcionamiento asi como las salidas que se obtienen a través de la impresión serie

Practica B interrupción por timer

El codigo de la practica es el siguiente

volatile int interruptCounter;
int totalInterruptCounter;
 
hw_timer_t * timer = NULL;
portMUX_TYPE timerMux = portMUX_INITIALIZER_UNLOCKED;
 
void IRAM_ATTR onTimer() {
  portENTER_CRITICAL_ISR(&timerMux);
  interruptCounter++;
  portEXIT_CRITICAL_ISR(&timerMux);
 
}
 
void setup() {
 
  Serial.begin(115200);
 
  timer = timerBegin(0, 80, true);
  timerAttachInterrupt(timer, &onTimer, true);
  timerAlarmWrite(timer, 1000000, true);
  timerAlarmEnable(timer);
 
}
 
void loop() {
 
  if (interruptCounter > 0) {
 
    portENTER_CRITICAL(&timerMux);
    interruptCounter--;
    portEXIT_CRITICAL(&timerMux);
 
    totalInterruptCounter++;
 
    Serial.print("An interrupt as occurred. Total number: ");
    Serial.println(totalInterruptCounter);
 
  }
}

informe

realizar el informe de funcionamiento asi como las salidas que se obtienen a través de la impresión serie